長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》是哈爾濱長城建築集團股份有限公司、江蘇南通三建集團有限公司完成的建築類施工工法。完成人是王景軍、丁延生、時寶輝、袁金生、盛勝剛、曹守興。適用於工業與民用建築的含水層、砂土層、黏性土層、粉土層、雜填土層、黃土層、淤泥質土層、砂層及含礫黏土層等地層條件的樁基礎工程。

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》具有套用地層廣泛，長螺旋鑽具裝置特殊，施工工藝先進，樁孔土體密實，土體側摩阻及端阻力大，樁身短，單樁承載力高，成本低，節能環保，施工操作簡便等特點。

2011年9月，《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法
• 完成單位：哈爾濱長城建築集團股份有限公司、江蘇南通三建集團有限公司
• 主要完成人：王景軍、丁延生、時寶輝、袁金生、盛勝剛、曹守興
• 主要榮譽：國家一級工法（2009-2010年度）
• 工法編號：JYJGF001-2010

形成原因

建築工程中混凝土灌注樁基礎形式多為泥漿護壁成孔灌注樁、螺旋鑽孔灌注樁、鑽孔壓漿樁、單管旋噴樁等，這幾種樁基礎適用於不同的土質條件，各有特點，但也存在著施工程式複雜、施工進度緩慢、施工造價高、單樁承載力低、樁身過長等缺點。哈爾濱長城建築集團股份有限公司岩土分公司鑒於以上樁基礎的施工缺點，取長補短，提出一種全新的長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁施工方法，採用水泥漿旋噴擴孔使鑽孔周圍土體擠壓密實，增大土體側摩阻力、端阻力，提高了樁基的單樁承載能力，合理加快施工速度，有效控制樁長。通過實驗和現場施工，總結出《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》。

工法特點

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》具有套用地層廣泛，長螺旋鑽具裝置特殊，施工工藝先進，樁孔土體密實，土體側摩阻及端阻力大，樁身短，單樁承載力高，成本低，節能環保，施工操作簡便等特點。

操作原理

適用範圍

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》適用於工業與民用建築的含水層、砂土層、黏性土層、粉土層、雜填土層、黃土層、淤泥質土層、砂層及含礫黏土層等地層條件的樁基礎工程。

工藝原理

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》帶有特殊裝置的長螺旋鑽具鑽進到設計深度後，向孔內旋噴注漿，帶有高壓的水泥漿射流旋轉噴射孔壁形成擴大頭，同時加固滲透孔壁，使鑽孔周圍土體擠壓密實，增大土體側摩阻力及端阻力，之後採用混凝土輸送泵向孔內壓灌混凝土成樁。

施工工藝

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

• 工藝流程

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》由穩鑽、鑽孔、旋噴擴孔、泵灌混凝土、安放鋼筋籠等主要工序以及混凝土製備、水泥漿製備和鋼筋籠製作輔助工序組成。長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工藝流程見圖1。

圖1 長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工藝流程

操作要點

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》的操作要點是：

1.穩鑽

鑽機就位後，必須平正、穩固，結合場地實際情況，鋪設枕木或鋼板，使鑽機支撐穩定，確保在施工中不發生傾斜、移動。鑽機對準樁點後必須調平，確保成孔的垂直度。當施工現場地面為軟土，鑽機無法正常行走時，施工前宜在地面上澆築一層強度大於C15、厚度為150~200毫米的混凝土墊層，便於鑽機行走施工，同時可作為基礎承台、板下墊層使用。

2.鑽孔

為準確控制鑽孔深度，應在樁架或抱桿上設定控制深度的標尺。開鑽時，下鑽速度要平穩，嚴防鑽進中鑽機傾斜移位。鑽進中，當發現不良地質情況或地下障礙物，如地窯、地下管網（上下水管線、煤氣管道、電纜、光纜）、防空洞、化糞池、滲水井等情況時，應立即停鑽，並通知建設單位與設計單位，確定處理方案。

3.旋噴擴孔

鑽機鑽至設計孔底標高后，開動注漿泵旋噴擴孔，其旋噴壓力應根據不同地質條件控制在3~15兆帕，旋噴擴孔的尺寸、位置及個數根據設計確定。擴底直徑可比樁身直徑增大200~600毫米，擴大端高度h應≥1.0米，擴大端側面的斜率宜為45°（圖2）。擴底尺寸與工藝參數的選定見表1。

圖2 WZ樁構造

4.壓灌混凝土

完成旋噴擴孔後，鑽具回落孔底，關閉或調小高壓泵。將鑽具提起10~50厘米，開動混凝土泵壓灌混凝土，邊壓灌邊提鑽，始終保持泵入孔內混凝土量大於鑽具上提體積量，嚴禁將鑽頭提出混凝土面。樁頂混凝土超灌高度不宜小於0.5米。

5.安放鋼筋籠

壓灌混凝土結束後提出鑽具，用鑽機自備吊鉤或吊車，將鋼筋籠豎直吊起，垂直於孔口上方，然後扶穩旋轉下入孔內，固定在設計標高處。主筋的混凝土保護層厚度不得小於50毫米。

6.水泥漿製備

水泥必須經過二次復驗合格後方可使用。擴底使用的水泥漿的水灰比宜為0.70~1.00。按施工組織設計中規定的水灰比計算出每罐水泥和水的用量。先投入清水，然後投入水泥。水泥全部投放後，攪拌時間不少於2分鐘。攪拌好的水泥漿應放入貯漿桶中備用，防止沉澱。貯存時間應小於水泥初凝時間。

7.混凝土製備

混凝土的原材料必須經過二次復驗合格後方可使用。按混凝土的施工配合比投放材料。混凝土的坍落度宜為18~25厘米。混凝土的水灰比宜為0.5~0.6。混凝土的含砂率宜為40%~45%。投料時，外加劑宜滯後於水和水泥。

8.鋼筋籠製作

1）配筋率：正截面配筋率可取0.2%~0.65%（小直徑樁取高值）。

2）配筋長度：受水平荷載和彎矩較大的樁，配筋長度應通過計算確定。樁基承台下存在淤泥、淤泥質土或液化土層時，配筋長度應穿過淤泥、淤泥質土層或液化土層。坡地岸邊的樁、8度及8度以上抗震設防區的樁、抗拔樁、端承樁應通長配筋。樁徑大於600毫米的摩擦形樁配筋長度不應小於2/3樁長。

3）對於受水平荷載的樁，主筋不應小於8ф12；對於抗壓樁和抗拔樁，主筋不應少於6ф10。縱向主筋應沿樁身周邊均勻布置，其淨距不應小於60毫米，並應儘量減少鋼筋接頭。

4）工程中的錨樁，主筋配筋應根據錨樁抗拔力通過計算確定，箍筋配置的長度可與工程樁鋼筋籠相同。

5）箍筋應採用螺旋式，直徑宜為6~8毫米，間距宜為100~200毫米，並應在鋼筋籠內側每隔1.5~2.0米設一道ф10-14的加強筋。受水平荷載較大的樁基、承受水平地震作用的樁基以及考慮主筋作用計算樁身受壓承載力時，樁頂以下5天範圍內的箍筋應加密，間距不應大於100毫米。

6）樁頂嵌入承台內的長度不宜小於50毫米，當樁主要承受水平力時，不宜小於100毫米。主筋伸入承台內的錨固長度不宜小於鋼筋直徑（HPB235鋼）的30倍和鋼筋直徑（HRB335鋼和HRB400鋼）的35倍。

材料設備

• 主要材料

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》材料要求有以下7項：

1.粗骨料可用碎石或卵石，一般粒徑5~20毫米。粗骨料應質地堅硬、耐久、乾淨，質量應符合《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》JGJ53的規定。

2.砂的質量應符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》JGJ52的規定。

3.水泥質量必須符合現行國家標準的規定。

4.製備混凝土和水泥漿宜採用飲用水。當採用其他來源水時，水質必須符合《混凝土拌合用水標準》JGJ63的規定。

5.水泥漿如需要摻加外加劑，應使用水泥淨漿專用外加劑。

6.外加劑的使用必須符合《混凝土外加劑》GB8076的規定，粉煤灰的使用必須符合《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596的規定。

7.鋼筋選用HRB335鋼材及HPB235鋼材，並符合設計要求。

• 機具設備

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》選用的機械設備見表2，設備數量可根據工程量確定。

 

	機具設備表					表2
序號	設備名稱	設備型號	單位	數量	參數	用途
1	長螺旋鑽孔機	ZJ-90	台		30米	樁基施工
2	長螺旋鑽桿	ф0.4~0.6米	根		5米	鑽具
3	水泥漿攪拌設備	自製	台		1500毫升	水泥漿製作
4	高壓泵	JN-50	台		30兆帕	旋噴
5	高壓旋噴裝置	自製	個			水泥漿及混凝土輸送
6	高壓注漿管路	ф0.25毫米	米		30兆帕	輸送水泥漿
7	混凝土輸送泵	90	台		90立方米/小時	輸送混凝土
8	鑽頭噴嘴		個		ф2.5~5毫米	水泥漿噴嘴
9	長螺旋鑽頭	ф0.4~0.6米	個			鑽孔

質量控制

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》的質量控制要求如下：

1.施工前應對砂、石子、鋼材、水泥、外加劑等原材料按國家及省現行標準規範的規定進行復驗，復驗合格的原材料才允許投入使用。

2.樁基工程的樁位驗收，除設計有規定外，應按下述要求進行。

1）當樁頂設計標高與施工場地標高相同時，或樁基礎施工後，有可能對樁位進行檢查時，樁基工程的驗收應在施工結束後進行。

2）當樁頂設計標高低於施工場地標高，送樁後無法對樁位進行檢查時，可對護筒位置做中間驗收。

3.對成孔的樁位、樁長、樁徑、垂直度、旋噴壓力、鋼筋籠安放位置及鋼筋籠施工質量進行檢查，並填寫相應的質量檢查記錄；長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁施工質量檢驗標準應符合表3的規定，鋼筋籠施工質量應符合表4的規定。

	長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁施工質量檢驗標準					表3
項目	序號	檢查項目		允許偏差或允許值		檢査方法
				單位	數值
主控項目	1	樁位	1~3根、單排樁基垂直於中心線方向和群樁基礎的邊樁	毫米	d/6且≤100	承台、梁開挖前量鑽孔中心，開挖後量樁中心
			條形樁基沿中心線方向和群樁基礎中間樁	毫米	d/4且≤150
	2	孔深（樁長）		毫米	+300	只深不淺，測鑽桿長度
	3	樁體質量（完整性）檢驗		按基樁檢測技術規範		按基樁檢測技術規範
	4	混凝土強度		設計要求		試件報告
	5	承載力		設計要求		按樁基檢測技術規範
一 般 項 目	1	樁位放線	群樁	毫米	20	用鋼尺量
			單排樁	毫米	10
	2	垂直度		<1%樁長		測鑽桿
	3	樁徑		毫米	±20	用鋼尺量
	4	鋼筋籠籠頂標高		毫米	±100	水準儀
	5	鋼筋籠保護層		毫米	±20	用鋼尺量
	6	樁頂標高		毫米	+30 -50	水準儀，需扣除樁頂浮漿層
	7	旋噴壓力		兆帕	4~15	壓力表讀數
	8	混凝土充盈係數		>1		檢查每根樁的實際灌注量
	9	水灰比		0.7-1.0		比重法
	10	骨料含泥量		<1%		抽樣送檢

	鋼筋籠施工質量檢驗標準			表4
項目	序號	檢查項目	允許偏差或允許值	檢查方法
主控項目	1	主筋間距	±10毫米	用鋼尺量
	2	長度	±100毫米	用鋼尺量
一般項目	1	鋼筋材質檢驗	設計要求	抽樣送檢
	2	箍筋間距	±20毫米	用鋼尺量
	3	直徑	±10毫米	用鋼尺量

4.成樁後應按批量留置試塊，對混凝土強度等級進行檢驗（混凝土抗壓強度試驗）。

5.工程樁應進行承載力檢驗。單樁豎向承載力特徵值通過現場靜載荷試驗確定。檢驗樁數量不應少於總樁數的1%，且不應少於3根。當工程樁總數少於50根時，不應少於2根。

6.靜載試驗在樁身混凝土達到設計強度的前提下，從成樁到開始試驗的間歇時間為：砂土類不應少於10天；粉土和黏性土，不應少於15天；淤泥或淤泥質土，不應少於25天。

7.樁身質量應進行檢驗，樁身質量檢驗採用動測，檢驗抽檢數量不應少於總數的30%，且不應少於20根。

安全措施

採用《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.認真貫徹執行安全生產責任制的各項規章制度。

2.應對參加施工作業人員，進行三級安全技術教育及安全技術措施交底，在接受任務時必須熟知本工種的安全技術操作規程。

3.施工現場的特種作業人員必須經過專門的安全作業培訓，考試合格後取得特種作業操作資格證書，方可持證上崗，獨立操作。

4.正確使用安全帽等個人防護用品和安全防護設施。

5.6級以上強風和大雨、大雪、大霧天氣，應停止作業。

6.電氣設備和線路必須絕緣良好，電線不得與金屬物綁在一起；各種電動機具必須按規定接零或接地，實行“三級配電”、“兩級保護”、“一機一閘一保護”，遇有臨時停電或停工休息時，必須切斷電源。

7.機械操作工人應注意機械使用安全，使用機械設備時，應先檢查其性能等是否符合要求，不得帶病運轉或超負荷作業，發現不正常情況應停機檢查，不得在運轉中修理。

8.施工現場露天照明設施應採用高光效、長壽命的防水式照明燈具，距離地面高度不得低於3米。

9.工人宿舍照明一律安裝漏電保護器，並採用安全電壓，嚴禁私自亂接電線。

10.鑽機移位前，應對軟弱地面要用鐵板或木方墊平，方可移位。

11.鑽機施工過程中必須將鑽具上的殘土及時清除乾淨，以減輕鑽具負荷，避免掉土塊傷人。

12.鑽機及混凝土泵作業人員操作時精神要集中，時刻注意設備的運轉情況及周圍人員的活動情況，發現異常，應立即停機。

13.定期進行安全檢查，加強安全防護，嚴禁違章作業，及時消除隱患，防止發生安全事故。

環保措施

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》應採取以下環保措施：

1.應在有關部門規定時間內進行施工作業，如需進行夜間施工，應辦理相應夜間施工許可。

2.施工前應檢修設備運轉情況，降低施工噪聲，將便民、不擾民的措施落到實處。

3.材料堆放要整齊，散裝材料要入罐，袋裝材料要進棚，避免現場揚塵污染。

4.生活垃圾統一堆放，及時處理，送至垃圾箱，廢油料禁止隨地傾倒。

5.合理鋪設水管路，禁止漏水，減少浪費。

6.施工後應及時拆除設施，將工地環境清理乾淨，做到工完、料淨、場清。

效益分析

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》的效益分析是：

長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁比其他樁形樁側阻力及樁端阻力均有提高（樁側阻力及樁端阻力提高係數見表5），單樁承載力提高30%~40%，基礎部分可節省工程造價30%，經濟效益和社會效益均顯著提高。

	長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁側阻力、端阻力提高係數			表5
土的名稱		tsi	tp
淤泥、淤泥質土		1.05-1.10
黏性土		1.05-1.10	1.10
粉土		1.10-1.20	1.20
粉砂		1.15-1.25	1.25
細砂		1.20-130	1.40
中砂		1.30-1.40	1.60
粗砂		1.40-1.50	1.80
礫砂、礫石		1.40-1.50	1.80
註：tsi-樁側阻力提高係數；tp-樁端阻力提高係數。

套用實例

《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》套用實例如下：

• 實例一

工程名稱：宣化街高層辦公、住宅樓

工程地點：哈爾濱市南崗區宣化街與平準街交叉口。

開竣工時間：2007年5月11日至2009年6月10日。

主體結構形式：框架剪力牆。

設計要求：樁長20米，樁徑0.6米，擴大頭直徑0.9米，樁數760根。

套用效果：達到設計要求。與常規施工方法比較增效25%。該工程設計總樁數為760根，在不改變樁徑、樁數、承台前提下，長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁和長螺旋壓灌混凝土樁比較見表6。

序號/其他	長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁和長螺旋壓灌混凝土樁比較表					表6
	樁類型	樁長 （米）	樁徑 （米）	混凝土用量（立方米）	單樁極限承載力 （千牛）	設計單樁承載力 （千牛）
1	長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁	20	0.6	5.7	5261	5100
2	長螺旋壓灌混凝土樁	30	0.6	8.48	5148	5100

1. 長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁總混凝土量為4332立方米，1250元/立方米，工程總造價541.5萬元。

2. 長螺旋壓灌混凝土樁總混凝土量為6444.8立方米，1200元/立方米，工程總造價773.4萬元。

3. 採用長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁總計節省資金232萬元，節省工程造價30%。

註：施工費用以2009—2010年施工材料價格計算

• 實例二

工程名稱：雙城市工商局商住樓

工程地點：雙城市西大街。

開竣工時間：2008年11月20日至2009年11月5日。

結構形式：框架剪力牆。

設計要求：樁長18米，樁徑0.6米，擴大頭直徑0.9米，樁數119根。

套用效果：達到設計要求。在不改變樁位、樁數、承台前提下，與常規施工方法比較增效30%。長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁和長螺旋壓灌混凝土樁比較見表7。

長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁和長螺旋壓灌混凝土樁比較						表7
序號/其他	樁類型	樁長 （米）	樁徑 （米）	混凝土用量 （立方米）	單樁極限承載力（千牛）	設計單樁承載力 （千牛）
1	長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁	31	0.6	8.8	4567	4500
2	長螺旋壓灌混凝土樁	38.9	0.6	11	4571	4500

1.長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁總混凝土量為976.8立方米，1250元/立方米，工程造價108.42萬元。

2.長螺旋壓灌混凝土樁總混凝土量為1221立方米，1200元/立方米，工程造價146.52萬元。

3. 採用長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁總計節省資金38.1萬元，節省工程造價35%。

註：施工費用以2009—2010年施工材料價格計算

• 實例三

工程名稱：哈藥物流配送中心——物流倉庫樁基礎工程

工程地點：哈爾濱市呼蘭區利民開發區。

開竣工時間：2009年10月10日至2010年10月30日。

結構形式：框架。

設計要求：樁長11.5米，樁徑0.4米，擴大頭直徑0.75米，樁數925根。

套用效果：達到設計要求。在不改變樁徑、樁數、承台前提下，與常規施工方法比較增效35%。長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁和長螺旋壓灌混凝土樁比較見表8。

	長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁和長螺旋壓灌混凝土樁比較					表8
序號/其他	樁類型	樁長 （米）	樁徑 （米）	混凝土用量 （立方米）	單樁極限承載力（千牛）	設計單樁承載力（千牛）
1	長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁	11.5	0.4	1.5	2163	2000
2	長螺旋壓灌混凝土樁	19	0.4	2.39	2068	2000

1. 長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁總混凝土量為1687.5立方米，1250元/立方米，工程總造價210.93萬元。

2.長螺旋壓灌混凝土樁總混凝土量為2688.75立方米，1200 7元/立方米，工程總造價322.65萬元。

3.採用長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁總計節省資金111.72萬元，節省工程造價52%。

註：施工費用以2009—2010年施工材料價格計算

榮譽表彰

2011年9月，《長螺旋鑽孔壓灌混凝土旋噴擴孔樁工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家一級工法。